(57)【要約】【課題】  復水中に存在する酸化促進物質を総合的に、通常の分析手段で測定できる復水分析方法を提供する。【解決手段】  酸化状態の低い物質をイオン交換樹脂に吸着させ、それに原子力発電プラントの復水を通水し、前記イオン交換樹脂中のイオン価数の増加した物質の量を測定し、該測定値から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を評価する復水分析方法としたものであり、前記イオン交換樹脂が、カチオン樹脂の場合、酸化状態の低い物質は、複数のイオン価数が存在する金属イオンのうちイオン価数の低い金属イオンを用い、該金属イオンは、Ｆｅ２＋又はＣｕ＋を用いることができ、また、前記イオン交換樹脂が、アニオン交換樹脂の場合、酸化状態の低い物質は、ヨウ素イオン又はチオ硫酸イオンであり、イオン価数の増加した物質の量の測定を、残留するヨウ素イオン量、チオ硫酸イオン量から測定することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化状態の低い物質をイオン交換樹脂に吸着させ、それに原子力発電プラントの復水を通水し、前記イオン交換樹脂中のイオン価数の増加した物質の量を測定し、該測定値から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を評価することを特徴とする復水分析方法。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂が、カチオン交換樹脂であり、酸化状態の低い物質が、複数のイオン価数が存在する金属イオンのうちイオン価数の低い金属イオンであることを特徴とする請求項１記載の復水分析方法。
【請求項３】
前記イオン価数の低い金属イオンが、Ｆｅ２＋又はＣｕ＋であることを特徴とする請求項２記載の復水分析方法。
【請求項４】
前記イオン交換樹脂が、アニオン交換樹脂であり、酸化状態の低い物質が、ヨウ素イオンであり、イオン価数の増加した物質の量の測定を、残留するヨウ素イオン量から測定することを特徴とする請求項１記載の復水分析方法。
【請求項５】
前記イオン交換樹脂が、アニオン交換樹脂であり、酸化状態の低い物質が、チオ硫酸イオンであり、イオン価数の増加した物質の量の測定を、残留するチオ硫酸イオン量から測定することを特徴とする請求項１記載の復水分析方法。
【請求項６】
酸化状態の低い物質を吸着させたイオン交換樹脂を充填したカラムを、原子力発電プラント内に設置し、該カラムに原子力発電プラントからの復水を通す手段と、復水を通したカラム内のイオン交換樹脂中のイオン価数の増加した物質の量を測定する測定手段と、該測定値から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を評価する手段とを有することを特徴とする復水分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントにおける復水中に存在する酸化促進物質の濃度を測定する方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントにおいては、発生した蒸気を復水器で液化し、復水として原子炉若しくは蒸気発生器に戻し、循環している。原子炉や蒸気発生器構成材料の健全性を維持する目的で、復水を浄化する設備が系統に設置され、通常は粒状イオン交換樹脂を使用する復水脱塩装置が使用されている。
塩素イオンやナトリウムイオンなどの不純物が原子炉や蒸気発生器に流入すると機器構成材料の腐食や燃料破損の原因となることから、塩素イオンやナトリウムイオン、硫酸イオン、シリカイオンなどについては、系統水中の許容濃度が設定されているため、定期的に測定が行われている。
また、これらの不純物が、原子炉や蒸気発生器に持ち込まれないための浄化設備として設置されている、復水脱塩装置に使用されているイオン交換樹脂については、残留交換容量や反応速度、物理的強度の測定が定期的に行われている。
【０００３】
近年の知見で、このイオン交換樹脂の寿命を支配する因子として、カチオン交換樹脂の酸化劣化による有機不純物の溶出が上げられている。カチオン交換樹脂は、通水時において復水中に極微量存在する過酸化水素などにより酸化を受け、不可逆膨潤が進行し、有機不純物の溶出量が経年的に増加傾向を示し、これにより樹脂交換を実施するケースが多い。イオン交換樹脂の性能管理として、バッチ浸漬法などにより有機物溶出量の測定は行われているが、その原因の１つである過酸化水素については、比色法や過マンガン酸を用いた滴定により測定は行われているが、測定下限値は１０μｇ／Ｌ程度であり、通常、検出されることはない。また、社団法人日本原子力学会「２００３年秋の大会」講演番号Ｌ１３にて、低濃度の過酸化水素濃度を測定する手法が発表されているが、実際の復水を用いたものではなく、且つ極低濃度との記載はあるが具体的な記載はない。また、復水中に存在する酸化促進物質は、必ずしも過酸化水素だけではなく、総合的に測定する方法が望ましい。
【０００４】
また、同一のイオン交換樹脂を使用しているプラント間で比較すると、イオン交換樹脂の寿命に違いがあり、過酸化水素を含む酸化促進物質の違いが原因の１つとしてあげられている。しかし、原子力発電プラントの化学分析室には、１μｇ／L以下の極微量存在する過酸化水素などの酸化促進物質を定量する装置は設置されておらず、通常の分折装置で測定できる方法が望まれている。
【非特許文献１】社団法人  日本原子力学会「２００３年秋の大会」講演番号Ｌ１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑み、過酸化水素だけでなく復水中に存在する酸化促進物質を、総合的に、通常の分析手段で測定できる復水分析方法と装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、酸化状態の低い物質をイオン交換樹脂に吸着させ、それに原子力発電プラントの復水を通水し、前記イオン交換樹脂中のイオン価数の増加した物質の量を測定し、該測定値から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を評価することを特徴とする復水分析方法としたものである。
前記分析方法において、イオン交換樹脂が、カチオン交換樹脂であり、酸化状態の低い物質として、複数のイオン価数が存在する金属イオンのうちイオン価数の低い金属イオンを用いることができ、該用いる金属イオンは、Ｆｅ２＋又はＣｕ＋とすることができる。
また、前記イオン交換樹脂が、アニオン交換樹脂であり、酸化状態の低い物質が、ヨウ素イオンであり、イオン価数の増加した物質の量の測定を、残留するヨウ素イオン量から測定することができ、また、酸化状態の低い物質が、チオ硫酸イオンであり、イオン価数の増加した物質の量の測定を、残留するチオ硫酸イオン量から測定することができる。
また、本発明では、酸化状態の低い物質を吸着させたイオン交換樹脂を充填したカラムを、原子力発電プラント内に設置し、該カラムに原子力発電プラントからの復水を通す手段と、復水を通したカラム内のイオン交換樹脂中のイオン価数の増加した物質の量を測定する測定手段と、該測定値から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を評価する手段とを有することを特徴とする復水分析装置としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、原子力発電プラントにおける復水中に極微量存在する酸化促進物質を、総合的に通常の測定手段により測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
復水脱塩装置に用いるイオン交換樹脂は、復水中に存在する不純物を吸着除去し、樹脂粒内に不純物が徐々に濃縮することとなる。この特性を利用し、大量の復水をイオン交換樹脂に通水し、吸着した不純物を溶離してその量を測定すると、復水中に極微量存在する不純物の濃度を測定することが可能である。この特性を利用すると、復水中に極微量存在する酸化促進物質の濃度を測定、評価することが可能である。
即ち、イオン交換樹脂に酸化数の小さい物質を吸着させておき、これに復水を通水する。復水中に過酸化水素などの酸化促進物質が存在すると、イオン交換樹脂に吸着している物質の酸化数が変化する。大量の復水を通水後、イオン交換樹脂に吸着している物質を溶離し、酸化数の変化した物質量を測定することで、その濃度を求めることができる。
【０００９】
例えば、カチオン交換樹脂に予めＦｅ２＋を吸着させておく。これに過酸化水素などの酸化促進物質を含んだ復水を通水すると、Ｆｅ２＋が酸化を受けＦｅ３＋となる。これを塩酸にて溶離し、その溶離液を、ＥＤＴＡなどを用いたキレート滴定でＦｅ２＋とＦｅ３＋をそれぞれ定量する事で、酸化促進物質の濃度を測定することが可能となる。酸化数の変化を利用しているため、鉄イオンだけでなく銅イオン等の同様の特性を有する種々のイオンが利用可能である。また、アニオン交換樹脂にヨウ素イオンを吸着させておくと、過酸化水素などの酸化促進物質によりヨウ素分子となり、アニオン交換樹脂より脱離するため、吸着しているヨウ素イオンの減少量から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を測定、評価することが可能となる。同様に、アニオン交換樹脂にチオ硫酸イオンを吸着させて復水を通し、残留して吸着しているチオ硫酸イオン量から復水中の酸化促進物質の濃度を測定・評価することができる。
【００１０】
図１に、沸騰水型原子力発電プラントに本発明の復水分析装置を設置したフロー構成図を示す。沸騰水型原子力発電プラントは通常、図１に示すようなフローで発電しており、原子炉で発生した蒸気で発電し、その蒸気は復水器にて凝縮した後、ろ過装置や復水脱塩装置にて浄化され原子炉に給水されている。
復水系配管には、復水を分析するためのサンプリングライン１が通常、設置されている。これを利用し、この配管の一部を分岐し、復水中に存在する酸化促進物質を測定する。分岐したカラム通水ライン２にカラム入口弁２を設置し、その後に酸化状態の低い物質を吸着させたイオン交換樹脂を充填した樹脂カラム４を設置し、その後にカラム出口弁５を設置し、流量を調整する流量計６と通水全流量を測定する積算流量計７を設置する。また、樹脂カラム４には、イオン価数の増加した物質の量を測定する測定手段８と、該測定値から復水中に存在する酸化促進物質の濃度を評価する手段９を配備する。これにより、復水中に存在する酸化促進物質の測定が可能となる。
復水中には、極微量のＦｅ２＋やＣｕ＋なども存在するが、その量は０．００１μｇ／Ｌ未満と極微量であるため、本発明による酸化促進物質の測定には影響を及ぼさない。
【実施例】
【００１１】
実施例１
カチオン交換樹脂としてダウエックスＭＳ６５０Ｃ（Ｈ）（ダウケミカル社製）を用い、これを交換容量に対して大過剰濃度の硫酸第一鉄水溶液によりＦｅ２＋型のカチオン交換樹脂を調整する。この樹脂１５ｍＬを内径２０ｍｍのガラスカラムに充填し、ＢＷＲ原子力発電ブラントの復水を２００ｍＬ／分にて６０日間通水した。通水後、樹脂をカラムより抜き出し、十分に撹拌して５ｍＬを採取した。この樹脂をガラスカラムに充填し、０．５ｍｏＬ／ＬのＮＨ４ＳＣＮとなるように調整した２ｍｏＬ／Ｌ塩酸を２００ｍＬ通水し、吸着しているＦｅ２＋及びＦｅ３＋を抽出した。この溶液を酢酸ナトリウム緩衝液を用いてｐＨを２．０に調整した。これを０．０５ｍ０Ｌ／ＬのＥＤＴＡ溶液にて電位差滴定してＦｅ３＋量を測定する。滴定終了後、３％の過酸化水素水を１ｍＬ添加してＦｅ２＋をＦｅ３＋とし、２分間撹拌した後、０．０５ｍｏＬ／ＬのＥＤＴＡ溶液にて電位差滴定してＦｅ３＋量を測定し、これがＦｅ２＋量となる。この結果から酸化促進物質の濃度を評価した結果、復水中には、９×１０−１１ｍｏＬ／Ｌの酸化促進物質が存在することとなり、過酸化水素に換算すると０．０３μｇ／Ｌとなる。
【００１２】
実施例２
アニオン交換樹脂としてダウエックスＭＳ５５０Ａ（ＯＨ）（ダウケミカル社製）を用い、これを交換容量に対して大過剰濃度のヨウ化カリウム水溶液によりＩ-型のアニオン交換樹脂を調整する。この樹脂１５ｍＬを内径２０ｍｍのガラスカラムに充填し、ＢＷＲ原子力発電ブラントの復水を２００ｍＬ／分にて６０日間通水した。通水後、樹脂をカラムより抜き出し、十分に撹拌して５ｍＬを採取した。この樹脂をガラスカラムに充填し、１．５ｍｏＬ／Ｌの硫酸を２００ｍＬ通水し、吸着しているＩ-を抽出した。これを０．０５ｍｏＬ／Ｌのヨウ素酸カリウム水溶液にて電位差滴定してＩ-を測定する。この結果から酸化促進物資の濃度を評価した結果、復水中には９×１０−１１ｍｏＬ／Ｌの酸化促進物貰が存在することとなり、過酸化水素に換算すると０．０３μｇ／Ｌとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】沸騰水型原子力発電プラントに本発明の復水分析装置を設置したフロー構成図。
【符号の説明】
【００１４】
１：既設の復水系サンプリングライン、２：カラム通水ライン、３：カラム入口弁、
４：樹脂カラム、５：カラム出口弁、６：流量計、７：積算流量計、８：測定手段、９：評価手段
【図１】
2005326325.tif 000003